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第十二章轴承 1 1滚动轴承 一 滚动轴承的构造 内圈 外圈 滚动体 保持架 滚动体的形状 二 滚动轴承的材料 三 滚动轴承的特点 1 2滚动轴承的类型与选择 一 滚动轴承的主要类型与特点 接触角 向心轴承 径向力 向心角接触轴承 推力角接触轴承 推力轴承 径向力 主要 轴向力 径向力轴向力 主要 轴向力 滚子轴承 承载能力高 极限转速低 按滚动体形状 球轴承 承载能力低 极限转速高 最常用几种 深沟球轴承 向心球轴承 6 角接触球轴承 7 圆锥滚子轴承 3 二 滚动轴承的代号 前置代号 字母 基本代号 数字 字母 后置代号 字母 数字 五四三二一 轴承分部件代号 内径代号 宽度系列代号 直径系列代号 类型代号 其他代号 公差等级代号 特殊轴承材料代号 保持架及材料代号 密封与防尘代号 内部结构代号 游隙代号 1 基本代号 1 轴承类型 13567N 深沟球轴承 圆锥滚子轴承 角接触球轴承 调心球轴承 圆柱滚子轴承 推力球轴承 基本代号右起五位 2 尺寸系列 基本代号右起三 四位 宽度系列 右起第四位 0系列 正常宽度 可省略 有时1系列也可省略见498页表 数字0 9 直径系列 右起第三位 数字0 9 3 轴承的内径 右起一二位数字 a d 10 12 15 17mm时 代号00010203 b d 20 480mm时 d 代号 5 mm c d500mm d 22 28 32mm时 代号 内径尺寸 直径代号 内径代号 2 前置代号 表示轴承的分部件 用字母表示 L K R NU WS GS 3 后置代号 轴承的结构 公差 游隙及材料的特殊要求等 1 内部结构代号 C AC B 角接触球轴承的接触角 2 密封 防尘与外部形状变化代号 3 轴承的公差等级 精度高 低 代号 P2 P4 P5 P6 P6X P0 公差等级24566X0 普通级可省略 4 轴承的径向游隙 5 保持架代号 三 滚动轴承类型的选择 工作载荷 转速 支承刚性 安装精度 1 n高 载荷小 旋转精度高 球轴承 n低 载荷大 或冲击载荷 滚子轴承 2 主要受Fr 向心轴承 主要受Fa n不高时 推力轴承 角接触球轴承7类 n较高时 同时受Fr和Fa均较大时 圆锥滚子轴承3类 n较低时 Fr较大 Fa较小时 Fa较大 Fr较小时 3 要求n nlim 极限转速 6 7 N nlim较高 5 nlim较低 4 轴的刚性较差 轴承孔不同心 深沟球轴承 深沟球轴承 推力球轴承推力角接触轴承 5 便于装拆和间隙调整 内 外圈不分离的轴承 6 3 7两类轴承应成对使用 对称安装 7 旋转精度较高时 较高的公差等级和较小的游隙 8 优先考虑用普通公差等级的深沟球轴承 1 3滚动轴承的受力分析 失效形式及计算准则 一 滚动轴承的载荷分布 1 受轴向载荷Fa 各滚动体平均分担 2 受径向载荷Fr 上半圈滚动体不受力下半圈滚动体受力 3 角接触轴承同时受Fr和Fa 1 角接触轴承的FS FS 1 25Frtg FS方向 有使内 外圈分离的趋势 要成对使用 对称安装 2 轴向载荷对载荷分布的影响 当只有最下面一个滚动体受载时 载荷角 Fa与Fr的合力F与径向平面的夹角 受载滚动体增多时 在同样Fr作用下 派生轴向力FS 多个滚动体受载派生的轴向力的合力 只有一个滚动体受载时派生的轴向力 轴向力 单个滚动体受载产生的派生轴向力 多个滚动体受载的条件 结论 1 角接触轴承及圆锥滚子轴承必须在Fr和Fa的联合作用下工作 或成对使用对称安装 2 为使更多的滚动体受载应使 3 Fr不变时 Fa由最小值 一个滚动体受载 逐渐增大 即载荷角增大 则受载滚动体数 当时 下半圈滚动体受载 4 实际工作时 至少达到下半圈滚动体受载 安装3和7类轴承不能有较大的轴向窜动量 二 轴承工作时轴承元件上载荷与应力的变化 滚动体 不稳定脉动循环变应力 固定套圈 稳定的脉动循环变应力 三 滚动轴承的失效形式和计算准则 主要失效形式 1 疲劳点蚀 安装润滑和维护良好 2 塑性变形 转速很低或作间歇摆动 3 磨损 润滑不良 密封不严 多尘条件 计算准则 一般轴承 疲劳寿命计算 针对点蚀 静强度计算 低速或摆动轴承 只进行静强度计算 高速轴承 进行疲劳寿命计算 校验极限转速 1 4滚动轴承的动载荷和寿命计算 一 基本额定寿命和基本额定动载荷 1 基本额定寿命L10 轴承寿命 基本额定寿命L10 同一批轴承在相同工作条件下工作 其中90 的轴承在产生疲劳点蚀前所能运转的总转数L10 以106为单位 或一定转速下的工作时数Lh 轴承的基本额定寿命L10 1时 轴承所能承受的载荷 2 基本额定动载荷C 由试验得到 二 滚动轴承的当量动载荷P 实际载荷 1 对只能承受径向载荷Fr的轴承 N NA轴承 P Fr 3 同时受径向载荷Fr和轴向载荷Fa的轴承 2 对只能承受轴向载荷Fa的轴承 5和8 P Fa P XFr YFa X 径向载荷系数Y 轴向载荷系数 表13 5 引入载荷系数fp表13 6 P fpFrP fPFaP fP XFr YFa 三 滚动轴承的寿命计算公式 载荷与寿命的关系 3球轴承 10 3滚子轴承 寿命指数 代入一组数据求解 P CL10 1 106r 或 当工作t 120 时 因金属组织硬度和润滑条件等的变化 轴承的基本额定动载荷C有所下降 引入温度系数ft 表13 7 当P n已知 预期寿命为Lh 则要求选取的轴承的额定动载荷为 选轴承型号和尺寸 四 角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴向载荷Fa的计算 1 派生轴向力大小方向 a 正装 面对面 适合于传动零件位于两支承之间 b 反装 背靠背 适合于传动零件处于外伸端 2 实际轴向载荷Fa的确定 1 当 轴有向左移动的趋势 轴承1被 压紧 轴承2被 放松 轴承1上的派生轴向力由Fs1增大到Fa Fs2 阻止轴左移 轴承2上的轴向力 力平衡 本身的派生轴向力 轴承1的实际轴向载荷为 2 当 轴有右移的趋势 轴承2被 压紧 轴承1被 放松 轴承2上的派生轴向力由Fs2增大到Fa Fs1 阻止轴右移 轴承2实际所受的轴向力为 轴承1实际所受的轴向力 由力的平衡条件 本身派生轴向力 结论 实际轴向力Fa的计算方法 1 分析轴上派生轴向力和外加轴向载荷 判定被 压紧 和 放松 的轴承 2 压紧 端轴承的轴向力等于除本身派生轴向力外 轴上其他所有轴向力代数和 3 放松 端轴承的轴向力等于本身的派生轴向力 五 不稳定载荷和转速下的轴承寿命计算 载荷P和转速n变化时 求平均当量转速nm和平均当量动载荷Pm 求轴承寿命 六 不同可靠度时滚动轴承的寿命Lh 为计算不同可靠度时轴承的寿命 引入寿命修正系数a1 1 5滚动轴承的静载荷与极限转速 一 滚动轴承的静载荷 1 基本额定静载荷C0 当轴承转速很低或作间歇摆动时 轴承的失效形式为塑性变形 2 按静载选择轴承的条件 二 滚动轴承的极限转速nlmin 轴承实际许用转速为 高速轴承 12 6滚动轴承的组合结构设计 一 滚动轴承支承的结构型式 1 两端固定支承 正装 3 7类轴承在大端轴向固定 正装 2 一端双向固定 一端游动 3 两端游动 人字齿轮高速主动轴 低速齿轮轴必须两端固定 二 滚动轴承的轴向固定 内圈与轴 5 开口圆锥紧定套 圆螺母和止动垫圈 1 轴肩 2 轴用弹性挡圈 3 轴端档圈 紧固螺钉 4 圆螺母 止动垫圈 外圈与座孔 1 孔用弹性挡圈 2 轴承外圈止动槽内嵌入止动环固定 3 轴承端盖 4 轴承座孔凸肩 5 螺纹环 6 轴承套环 三 支承的刚度和座孔的同心度 提高支承刚度的措施 1 增加轴承座孔的壁厚 2 减小轴承支点相对于箱体孔壁的悬臂 3 采用加强筋加强支承部位的刚性 保证轴上两个支承的座孔的同心度的方法 1 整体机座 两轴承座孔一次镗出 2 如轴上两轴承外径不同 采用套杯结构 四 滚动轴承游隙和轴系轴向位置的调整 通过带螺纹的零件或端盖下的垫片来调节 轴承的调整 1 轴承游隙的调整 2 轴系轴向位置的调整 注意 圆锥齿轮和蜗杆必须调整轴系的轴向位置 方法 调整套杯端面与轴承座端面间垫片厚度 五 滚动轴孔的配合 轴承内圈与轴 松 紧js6 j6 k6 m6 n6 松 紧G7 H7 JS7 J7 轴承外圈与轴承座孔 基孔制 基轴制 5 与空心轴配合的轴承应取较紧的密合 滚动轴承配合的选择原则 1 转动圈比不动圈配合松一些 2 高速 重载 有冲击 振动时 配合应紧一些 载荷平稳时 配合应松一些 3 旋转精度要求高时 配合应紧一些 4 常拆卸的轴承或游动套圈应取较松的配合 六 滚动轴承的预紧 预紧的目的 预紧原理 常用预紧方法 1 用垫片和长短隔套预紧 2 夹紧一对磨窄了的外圈 或内圈 的角接触轴承 3 夹紧一对圆锥滚子轴承 4 利用弹簧预紧 七 滚动轴承的装拆 要求 1 压力应直接加于配合较紧的套圈上 2 不允许通过滚动体传递装拆力 3 要均匀施加装拆力 拆卸 安装 轴肩高度应低于轴承内圈高度 八 滚动轴承的润滑 润滑方式 1 脂润滑 2 油润滑 油浴或飞溅润滑 滴油润滑 喷油润滑 油雾润滑 3 固体润滑 九 滚动轴承的密封 密封的作用 密封的类型 1 接触式密封 毡圈密封 橡胶密封 2 非接触式密封 油沟密封 甩油密封 曲路密封 3 组合式密封 12 7滑动轴承概述 一 滑动轴承类型 径向轴承 向心轴承 受Fr 止推轴承 推力轴承 受Fa 按承载 按润滑状态 流体润滑轴承 非流体润滑轴承 无润滑轴承 二 滑动轴承的特点 三 应用 12 8径向滑动轴承的主要类型 一 整体式径向滑动轴承 特点 1 结构简单 成本低2 轴套磨损后 间隙无法调整3 装拆不便 只能从轴端装拆 适于低速 轻载或间隙工作的机器 如图 由轴承座 整体轴套 油孔等组成 二 剖分式径向滑动轴承 三 自动调心式 四 调隙式径向滑动轴承 12 9滑动轴承的材料及轴瓦结构 一 滑动轴承的材料 主要失效形式 磨损和胶合 疲劳破坏 1 对轴承材料的要求 2 常用材料 金属材料 1 铸铁 2 轴承合金 3 铜合金 4 铝基合金 5 多孔质金属材料 粉末冶金 非金属材料 塑料 橡胶 二 轴瓦结构 1 轴瓦的形式与结构 2 油孔 油槽和油室 油孔 油槽开设原则 1 润滑油应从油膜压力最小处输入轴承 2 油槽 沟 开在非承载区 否则会降低油膜的承载能力 3 油槽轴向不能开通 以免油从油槽端部大量流失 4 水平安装轴承油槽开半周 不要延伸到承载区 全周油槽应开在